EP0065702A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen - Google Patents

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EP0065702A2
EP0065702A2 EP82104097A EP82104097A EP0065702A2 EP 0065702 A2 EP0065702 A2 EP 0065702A2 EP 82104097 A EP82104097 A EP 82104097A EP 82104097 A EP82104097 A EP 82104097A EP 0065702 A2 EP0065702 A2 EP 0065702A2
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EP
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based alloys
alloy
alloys
heat treatment
molded part
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Werner Dr.-Ing. Hüther
Axel Ing.-Grad. Rossmann
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MTU Aero Engines GmbH
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MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B22F3/225Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
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    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing molded parts from alloy material, in particular from nickel-based alloys, chromium-based alloys, titanium-based alloys, and dispersion-hardened alloys.
  • Moldings are usually made from nickel-based alloys, chrome and titanium alloys by investment casting. Castings, however, have comparatively poor mechanical properties, in particular with regard to the fatigue strength, which is the case with statically or dynamically stressed parts, e.g. B. in rotor blades and vanes of turbines, is important.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for producing molded parts of the type mentioned at the outset, in which the aforementioned disadvantages of wrought alloys or cast alloys are overcome and, in particular, improved properties are achieved with simple effort.
  • the object on which the invention is based is achieved in a method according to the invention in that a powder of the corresponding alloy or a mixture of powders of the corresponding alloy components with the aid of plastics in the form of thermoplastics, thermosets and lubricants to form an injectable approx. 30 to 50 volume percent Plastic-containing granulate mass is processed, which is injection molded into a molded part.
  • the injectable granulate mass is prepared in particular by dissolving the plastics in a solvent which does not attack the base metal of the alloy and mixing them with the metal powder, and then evaporating the solvent.
  • the plastics of the injection molded part are expediently removed from the molded part at least by heat treatment up to approximately 600 ° C. under protective gas or vacuum. partially removed.
  • the molded part is advantageously sintered under protective gas at a temperature of 50 to 90% of the melting temperature of the metal used in the alloy. This causes the molded part to shrink, reaching a density of 95 to 98% of the theoretical density.
  • the injection molded part can be hot isostatically compressed at a pressure of approximately 500 to 3000 bar and at the sintering temperature of the metal used. This brings the density of the molded part to almost 100%, which increases the strength considerably.
  • Polyethylene, polystyrene, polyamides and / or cellulose and their derivatives are advantageously suitable as thermoplastics, epoxy resins, phenolic resins and / or polyimides as thermosets, while stearic acid, stearates and / or waxes are advantageously used as plastic lubricants.
  • a low-carbon starting powder or mixture For molded parts made of a nickel-based alloy, a titanium-based alloy or a chrome-based alloy tion are constructed, it is advantageous to use a low-carbon starting powder or mixture. Most binders leave behind free carbon when burned out, which could impair the properties of the molded part. By using a low-carbon starting material, the maximum permissible carbon content in the molded part is not exceeded, despite the carbon remaining from the binders.
  • the aforementioned problem is also overcome if a heat treatment is carried out under hydrogen after the burnout.
  • the set pressure is 1 to 300 bar, the heat treatment takes place at a temperature of approx. 400 to 1000 ° C.
  • the method according to the invention can be modified in such a way that a heat treatment is carried out after the sintering process in order to set the most favorable grain size of the material of the molded part.
  • a device for carrying out the method according to the invention is characterized in that those parts of the device which experience wear due to friction with the injectable granulate mass are formed or coated from the material of the alloy to be processed. This prevents contamination during processing of the alloy used.
  • the vibration resistance of the material is improved by the invention. It can also advantageously produce complicated parts with high demands on the end profile, such as. B. turbine blades and vanes or integral turbine wheels.
  • the finished molded part is in a form that may require a subsequent machining or electrochemical processing to a small extent.
  • the drastic reduction in the machining effort compared to the known manufacturing processes for molded parts mentioned in the introduction creates a simple manufacturing process with a high-quality result, which is very inexpensive in comparison with known processes.
  • the plastics used are dissolved in a solvent that does not attack the metals and mixed with the metal powder.
  • the solvent is then removed vapors, and the mass is processed into an injectable granulate. These granules can now be processed into molded parts by injection molding.
  • the plastic is removed from the molded part after injection molding by heat treatment up to 600 ° C under protective gas.
  • the part is then sintered, the sintering process taking place under a protective gas or vacuum at temperatures of 50 to 90% of the melting temperature of the metal used.
  • the part shrinks linearly between 10 and 25% and reaches a final density of 95 to 98% of the theoretical density of the material.
  • nickel-based alloys The main problem with nickel-based alloys is that most binders leave free carbon when burned out. This can impair the properties of the molded part to be manufactured.
  • the binder releases hydrogen when it burns out. Hydrogen is readily soluble in titanium alloys and worsens the strength properties. The hydrogen must be removed by heat treatment using known methods in vacuo or under a protective gas.
  • Titanium alloys can be oxidized very easily. All process steps that take place at a temperature higher than room temperature should therefore be carried out in a vacuum or under protective gas. This includes, in particular, mixing the mass and spraying the molded parts. Known evacuable mixers are advantageously used. Evacuable injection molding machines are expediently used for spraying.
  • Chromium alloys are very similar to nickel alloys in terms of their chemical properties, which is why the problem is the same. Remedies can be used to overcome the problem of free oxygen, as stated under Ni-based alloys.
  • Dispersion hardened alloys are two or multi-phase materials in which the matrix consists of an oxidation-resistant, usually single-phase alloy. Particles of a second phase (or more phases) are embedded in the matrix.
  • the characteristic of dispersion-hardened alloys is that the particles cannot be dissolved in the matrix. The particles cause the material to harden.
  • the advantage of the dispersion-hardened alloy is its aging Resistance at high temperature due to the insolubility of the second phase.
  • the particles are usually introduced into the melt of the matrix alloy. This method has the disadvantage that concentration gradients occur when the molded parts are poured because of the density differences between the matrix and the particles. Adhesive forces also tend to clump the particles. Overall, only a very unsatisfactory particle distribution can be achieved. A homogenization by plastic forming is not possible, since the plastic deformability is not sufficient with the known alloys.
  • Very homogeneous particle distributions can be produced in the method according to the invention.
  • the particles are added to the matrix powder and mixed with it. Since there is no melting phase during the entire process, segregation or gradient formation is not possible. Even with the steps "preparation of the mass and injection molding" the distribution is not deteriorated, but rather improved.
  • the very homogeneous particle distribution that can be achieved results in considerably better strength properties of the molded parts than in known manufacturing processes.
  • the core consists of a material that also decomposes when it burns out (core materials: plastics, preferably thermosets, possibly reinforced with C fibers). With the help of cores z. B. Easily produce complicated cooling configurations in turbine blades.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Legierungen, insbesondere aus Nickel-Basis-Legierungen, Chrom-Basis-Legierungen, Titan-Basis-Legierungen, und dispersionsgehärteten Legierungen wird ein Pulver der Legierung oder ein Gemisch aus Pulvern der Legierungskomponenten mit Hilfe von Thermoplasten, Duroplasten und Gleitmitteln zu einer spritzfähigen Granulat-Masse aufbereitet, wobei der Kunststoffanteil ca. 30 bis 50 Volumenprozente ausmacht. Die Aufbereitung erfolgt dadurch, daß die verwendeten Kunststoffe in einem das Basismetall der Legierung nicht angreifenden Lösungsmittel gelöst und mit dem Metallpulver gemischt werden, und anschließend das Lösungsmittel abgedampt wird. Danach wird die spritzfähige Granulat-Masse durch Spritzguß zu einem Formteil verarbeitet. Durch eine Wärmebehandlung bis 600°C unter Schutzgas wird der Kunststoff aus dem Formteilentfernt. Anschließend wird das Teil gesintert. Zwecks Erhöhung der Festigkeit ist ein heißisostatisches Nachverdichten denkbar. Dadurch lassen sich mechanische Eigenschaften (insbesondere Swingfestigkeit) von Formteilen verbessern, die beispielsweise durch Feinguß nicht erzielt werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus Legierungsmaterial, insbesondere aus Nickel-Basis-Legierungen, Chrom-Basis-Legierungen, Titan-Basis-Legierungen, dispersionsgehärteten Legierungen.
  • Oblicherweise werden Formteile aus Nickel-Basis-Legierungen, Chrom- und Titan-Legierungen durch Feinguß hergestellt. Gußteile weisen jedoch vergleichsweise schlechte mechanische Eigenschaften auf, insbesondere hinsichtlich der Schwingfestigkeit, die bei statisch oder dynamisch beanspruchten Teilen, z. B. bei Lauf- und Leitschaufeln von Turbinen, von Bedeutung ist.
  • Die mechanischen Eigenschaften vorgenannter Art werden zwar verbessert, wenn das Formteil aus einer entsprechenden Knet- bzw. Schmiedelegierung hergestellt ist. Durch Warm- oder Kaltumformung lassen sich jedoch komplizierte Teile, wie z. B. Lauf- und Leitschaufeln von Turbinen oder integrale Turbinenräder nicht in der Endkontur herstellen. Zusätzlich ist in erheblichem Umfang spanabhebende oder elektrochemische Bearbeitung erforderlich. Bei der Herstellung hochbeanspruchter Teile, bei denen die Festigkeit von Gußlegierungen nicht ausreicht und die deshalb beispielsweise aus einer Knet- oder Schmiedelegierung hergestellt werden, entstehen daher erhebliche Kosten durch Bearbeitung und Materialverlust.
  • Werkstoffe, die durch Teilchendispersion gehärtet sind, lassen sich weder als Guß noch als Schmiedelegierung in befriedigender Qualität herstellen, da sich bei diesem Verfahren die Teilchen nicht genügend homogen verteilen lassen. Bekannt ist sogenanntes TD-Nickel, ein Thoriumoxid-dispersionsgehärtetes Nickel. Die Herstellungstechnologie dieses Werkstoffs erlaubt jedoch nicht Formträger der vorgenannten Art mit akzeptablem Aufwand zu verwirklichen. Hauptproblem ist, daß immer von blechartigem Halbzeug ausgegangen werden muß.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen der eingangs genannten Art, bei dem (der) vorgenannte Nachteile der Knetlegierungen oder Gußlegierungen überwunden und insbesondere verbesserte Eigenschaften mit einfachem Aufwand erzielt werden.
  • Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei einem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß ein Pulver der entsprechenden Legierung oder ein Gemisch aus Pulvern der entsprechenden Legierungskomponenten mit Hilfe von Kunststoffen in Form von Thermoplasten, Duroplasten und Gleitmitteln zu einer spritzfähigen ca. 30 bis 50 Volumenprozente des Kunststoffs enthaltenden Granulat-Masse aufbereitet wird, die zu einem Formteil spritzgegossen wird.
  • Die Aufbereitung der spritzfähigen Granulat-Masse erfolgt insbesondere dadurch, daß die Kunststoffe in einem das Basismetall der Legierung nicht angreifenden Lösungsmittel gelöst und mit dem Metallpulver gemischt werden, und daß anschließend das Lösungsmittel abgedampft wird.
  • Die Kunststoffe des spritzgegossenen Formteils werden zweckmäßigerweise durch eine Wärmebehandlung bis ca. 600 °C unter Schutzgas oder Vakuum aus dem Formteil zumindest . teilweise entfernt.
  • Nach der Kunststoffentfernung wird vorteilhafterweise das Formteil unter Schutzgas bei einer Temperatur von 50 bis 90 % der Schmelztemperatur des verwendeten Metalls der Legierung gesintert. Dabei tritt eine Schrumpfung des Formteils auf, das hierbei eine Dichte von 95 bis 98 % der theoretischen Dichte erreicht.
  • Bei hochbelasteten Teilen kann bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das spritzgegossene Formteil bei einem Druck von ca. 500 bis 3000 bar und bei Sintertemperatur des verwendeten Metalls heißisostatisch nachverdichtet werden. Dadurch wird die Dichte des Formteils auf nahezu 100 % gebracht, wodurch die Festigkeit erheblich zunimmt.
  • Als Thermoplaste kommen vorteilhafterweise Polyäthylene, Polystyrol, Polyamide und/oder Cellulose sowie deren Derivate in Frage, als Duroplaste Epoxidharze, Phenolharze und/oder Polyimide, während als Kunststoff-Gleitmittel vorteilhafterweise Stearinsäure, Stearate und/oder Wachse verwendet werden.
  • Bei Formteilen, die aus einer Nickel-Basis-Legierung, einer Titan-Basis-Legierung oder einer Chrom-Basis-Legierung aufgebaut sind, verwendet man zweckmäßigerweise ein kohlenstoffarmes Ausgangspulver bzw. -gemisch. Die meisten Bindemittel hinterlassen nämlich beim Ausbrennen freien Kohlenstoff, der die Eigenschaften des Formteils verschlechtern könnte. Durch die Verwendung eines kohlenstoffarmen Ausgangsmaterials wird somit trotz des zurückbleibenden Kohlenstoffs aus den Bindemitteln der maximal zulässige Kohlenstoffanteil im Formteil nicht überschritten.
  • Bei Legierungsformteilen auf Nickel-, Titan- und Chrom-Basis verwendet man zweckmäßigerweise Polyäthylene, Stearate als Bindemittel, die nach der Wärmebehandlung bzw. Kunststoffentfernung wenig Kohlenstoff zurücklassen, um vorgenanntem Problem beizukommen.
  • Vorgenanntes Problem wird bei einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auch überwunden, wenn nach dem Ausbrennen eine Wärmebehandlung unter Wasserstoff vorgenommen wird. Der eingestellte Druck beträgt hierbei 1 bis 300 bar, die Wärmebehandlung erfolgt bei einer Temperatur von ca. 400 bis 1000 °C.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Weise modifiziert werden, daß nach dem Sintervorgang eine Wärmebehandlung erfolgt, um die günstigste Korngröße des Materials des Formteils einzustellen.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß diejenigen Teile der Vorrichtung, die durch Reibung mit der spritzfähigen Granulat-Masse Verschleiß erfahren, aus dem Material der zu verarbeitenden Legierung gebildet oder beschichtet sind. Dadurch werden Verunreinigungen während der Verarbeitung der verwendeten Legierung vermieden.
  • Durch die Erfindung wird insbesondere die Schwingfestigkeit des Materials verbessert. Es lassen sich vorteilhaft auch komplizierte Teile mit hohen Anforderungen an das Endprofil herstellen, wie z. B. Lauf- und Leitschaufeln von Turbinen oder integrale Turbinenräder. Nach der Spritzverformung befindet sich das gefertigte Formteil in einer Form, die eine anschließende spanabhebende oder elektrochemische Bearbeitung allenfalls in geringem Umfang erfordert. Insbesondere die drastische Reduzierung des Zerspannungsaufwands gegenüber den bekannten eingangs erwähnten Herstellungsverfahren von Formteilen schafft demnach ein einfaches Herstellungsverfahren mit hochwertigem Ergebnis, das im Vergleich zu bekannten Verfahren sehr kostengünstig ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft beschrieben:
    • Ausgangsmaterial ist ein Pulver der entsprechenden Legierung oder ein Gemisch von Pulvern der Legierungskomponenten. Dieses Pulver wird mit Hilfe von Thermoplasten, Duroplasten und Gleitmitteln zu einer spritzfähigen Masse aufbereitet. Die Masse enthält 30 bis 50 Volumenprozente Kunststoff.
  • Als Kunststoff kommen in Frage:
    • Thermoplaste: Polyäthylene, Polystyrol, Polyamide, Cellulose sowie deren Derivate
    • Duroplaste: Epoxidharze, Phenolharze, Polyimide
    • Gleitmittel: Stearinsäure, Stearate, Wachse.
  • Die verwendeten Kunststoffe werden in einem Lösungsmittel, das die Metalle nicht angreift, gelöst und mit dem Metallpulver gemischt. Anschließend wird das Lösungsmittel abgedampft, und die Masse zu einem spritzfähigen Granulat aufbereitet. Dieses Granulat läßt sich nun durch Spritzguß zum Formteil verarbeiten.
  • Durch eine Wärmebehandlung bis 600 °C unter Schutzgas wird der Kunststoff aus dem Formteil nach dem Spritzvergießen entfernt. Anschließend wird das Teil gesintert, wobei der Sintervorgang unter Schutzgas oder Vakuum bei Temperaturen von 50 bis 90 % der Schmelztemperatur des verwendeten Metalles erfolgt. Hierbei schrumpft das Teil linear zwischen 10 und 25 % und erreicht eine Enddichte von 95 bis 98 % der theoretischen Dichte des Materials.
  • Bei hochbelasteten Teilen kann durch heißisostatisches Nachverdichten (Druck: 500 bis 3000 bar, Temperatur wie beim Sintern) die Dichte auf nahezu 100 % gebracht werden, wodurch die Festigkeit erheblich zunimmt.
  • Die Anwendung des Verfahrens bietet sich bei folgenden Legierungen hauptsächlich an:
    • Ni-Basis-Legierungen
    • Cr-Basis-Legierungen
    • Ti-Legierungen
    • Dispersiongehärtete Legierungen.
  • Je nach Legierungstyp muß das Verfahren modifiziert werden, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
  • Nickel-Basis-Legierungen
  • Hauptproblem bei Nickel-Basis-Legierungen ist, daß die meisten Bindemittel beim Ausbrennen freien Kohlenstoff hinterlassen. Dieser kann die Eigenschaften des zu fertigenden Formteils verschlechtern.
  • Um das Problem zu überwinden, kommen hauptsächlich folgende Abhilfen in Frage:
    • - Verwendung eines kohlenstoffarmen Ausgangspulvers, so daß trotz des zurückbleibenden Kohlenstoffs der maximal zulässige C-Anteil im Teil nicht überschritten wird.
    • - Verwendung von Bindemitteln, die wenig Kohlenstoff zurücklassen, z. B. Polyäthylene, Stearate.
    • - Einschaltung einer Wärmebehandlung unter Wasserstoff nach dem Ausbrennen, wobei als Betriebsbedingungen ein Druck von 1 bis 300 bar und eine Temperatur von 400 bis 1000 °C gewählt werden.
    • - Bei Legierungen, die einen kleinen C-Anteil enthalten, wird zweckmäßigerweise nach dem Sintervorgang eine Wärmebehandlung vorgenommen. Der Kohlenstoff aus dem Bindemittel ist inhomogen verteilt. Er befindet sich hauptsächlich an den Stellen, die vor dem Sintern Oberflächen von Pulverkörnern waren. Durch eine Wärmebehandlung läßt sich der Kohlenstoff homogen verteilen.
    Ti-Legierungen
  • Wie bei Nickel-Basis-Legierungen kann aus den verwendeten Bindemitteln Kohlenstoff frei werden, der die mechanische Festigkeit des Endprodukts beeinträchtigt. Um insgesamt ausreichende mechanische Festigkeit des Materials zu erzielen, wird zwecks Kompensierung des übermäßigen C-Anteils aus den Bindemitteln ein C-armes Ausgangspulver verwendet, so daß trotz des zurückbleibenden Kohlenstoffs aus den Bindemittel der maximal zulässige C-Anteil im Formteil nicht überschritten wird (vergleiche Nickel-Basis-legierungen).
  • Das Bindemittel spaltet beim Ausbrennen Wasserstoff ab. Wasserstoff ist in Titan-Legierungen gut löslich und verschlechtert die Festigkeitseigenschaften. Der Wasserstoff muß durch Wärmebehandlung nach bekannten Methoden im Vakuum oder unter Schutzgas entfernt werden.
  • Titan-Legierungen sind sehr leicht oxidierbar. Alle Verfahrensschritte, die bei einer höheren Temperatur als der Raumtemperatur erfolgen, sind zweckmäßigerweise daher im Vakuum oder unter Schutzgas vorzunehmen. Hierzu gehören insbesondere das Mischen der Masse und das Spritzen der Formteile. Vorteilhafterweise werden an sich bekannte evakuierbare Mischer verwendet. Zum Spritzen verwendet man zweckmäßigerweise evakuierbare Spritzgußmaschinen.
  • Cr-Legierungen
  • Chrom-Legierungen sind den Nickel-Legierungen hinsichtlich der chemischen Eigenschaften sehr ähnlich, weshalb auch die Problematik die gleiche ist. Zur Oberwindung des Problems des freien Sauerstoffs kommen Abhilfen in Frage, wie unter Ni-Basis-Legierungen angegeben.
  • Dispersionsgehärtete Legierungen
  • Bei dispersionsgehärteten Legierungen handelt es sich um zwei oder mehrphasige Werkstoffe, bei denen die Matrix aus einer oxidationsbeständigen, meist einphasigen Legierung besteht. In die Matrix sind Teilchen einer zweiten Phase (oder mehrerer Phasen) eingelagert.
  • Kennzeichen dispersionsgehärteter Legierungen ist es, daß die Teilchen nicht in der Matrix gelöst werden können. Die Teilchen bewirken eine Härtung des Werkstoffes. Vorteil der dispersionsgehärteten Legierung ist ihre Alterungsbeständigkeit bei hoher Temperatur, die auf der Unlöslichkeit der zweiten Phase beruht.
  • Bei der Herstellung von solchen Legierungen sind vornehmlich zwei Schwierigkeiten zu überwinden:
    • - die Teilchen der zweiten Phase müssen möglichst klein sein ( 1 m);
    • - die Teilchen sollen homogen in der Matrix verteilt sein.
  • üblicherweise werden die Teilchen in die Schmelze der Matrix-Legierung eingebracht. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß sich wegen der Dichteunterschiede von Matrix und Teilchen Konzentrationsgradienten beim Abgießen der Formteile einstellen. Durch Adhäsionskräfte neigen die Teilchen zusätzlich zum Verklumpen. Insgesamt ist nur eine sehr unbefriedigende Teilchenverteilung zu erzielen. Eine Homogenisierung durch plastische Umformung ist nicht möglich, da bei den bekannten Legierungen die plastische Verformbarkeit nicht ausreicht.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind sehr homogene Teilchenverteilungen herstellbar. Die Teilchen werden dem Matrix-Pulver zugesetzt und mit diesem vermischt. Da während des gesamten Prozesses keine Schmelzphase vorliegt, ist Entmischung oder Gradientenbildung nicht möglich. Auch bei den Schritten "Aufbereiten der Masse und Spritzgießen" wird die Verteilung nicht verschlechtert, sondern eher noch verbessert. Die erzielbare sehr homogene Teilchenverteilung hat erheblich bessere Festigkeitseigenschaften der Formteile zur Folge als nach bekannten Herstellungsverfahren.
  • Um Verunreinigungen während der Verarbeitung zu vermeiden, sind folgende Modifikationen des Verfahrens möglich:
    • Diejenigen Teile der Mischmaschine (Behälter und Knetarme) sowie diejenigen Teile der verwendeten Spritzgutßmaschine (Schnecke, Zylinder, Rückstromsperre, Düse), die durch Reibung mit der Masse Verschleiß erfahren, werden aus dem Material der zu verarbeitenden Legierung hergestellt oder mit diesen beschichtet. Es ist auch denkbar, ähnliche Legierungen zu verwenden oder nur einen oder mehrere Bestandteile der Legierung, die sich hierfür besonders eignen.
    • - Bei Legierungen, die Kohlenstoff enthalten, kann das Bindemittel als Kohlenstoffspender herangezogen werden.
    • - Nach der Sinterung kann sich eine Wärmebehandlung anslchließen, um die für den Einsatz des Formteils günstigste Korngröße einzustellen.
  • Es kann mit eingelegten, verlorenen Kernen gespritzt werden. Der Kern besteht aus einem Material, das sich beim Ausbrennen ebenfalls zersetzt (Kernmaterialien: Kunststoffe, bevorzugt Duroplaste, eventuell C-Faser-verstärkt). Mit Hilfe von Kernen lassen sich z. B. komplizierte Kühlkonfigurationen in Turbinenschaufeln leicht herstellen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Legierungsmaterial, insbesondere aus Nickel-Basis-Legierungen, Chrom-Basis-Legierungen, Titan-Basis-Legierungen, dispersionsgehärteten Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulver der Legierung oder ein Gemisch aus Pulvern der Legierungskomponenten mit Hilfe von Kunststoffen in Form von Thermoplasten, Duroplasten und Gleitmitteln zu einer spritzfähigen ca. 30 bis 50 Volumenprozente des Kunststoffs enthaltenden Granulat- Masse aufbereitet wird, die zu einem Formteil spritzgegossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitung der spritzfähigen Granulatmasse dadurch erfolgt, daß die Kunststoffe in einem das Basismetall der Legierung nicht angreifenden Lösungsmittel gelöst und mit dem Metallpulver gemischt werden, und daß anschließend das Lösungsmittel abgedampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe des spritzgegossenen Formteils durch eine Wärmebehandlung bis ca. 600 °C unter Schutzgas oder Vakuum zumindest teilweise entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das spritzgegossene Formteil nach der Kunststoffentfernung unter Schutzgas bei einer Temperatur von 50 bis 90 % der Schmelztemperatur des verwendeten Metalls gesintert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das spritzgegossene Formteil bei einem Druck von ca. 500 bis 3000 bar und bei Sintertemperatur des verwendeten Metalls heißisostatisch nachverdichtet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplaste Polyäthylene, Polystyrol, Polyamide und/oder Cellulose sowie deren Derivate, als Duroplaste Epoxidharze, Phenolharze und/oder Polyamide und als Gleitmittel Stearinsäure, Stearate und/oder Wachse verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Formteilen aus Nickel-Basis-Legierungen, Titan-Basis-Legierungen und Chrom-Basis-Legierungen ein kohlenstoffarmes Ausgangspulver bzw. -gemisch verwendet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Formteilen aus Nickel-Basis-Legierungen, Titan-Basis-Legierungen und Chrom-Basis-Legierungen Kunststoff-Bindemittel wie z. B. Polyäthylene und Stearate verwendet werden, die nach der Wärmebehandlung bzw. Kunststoffentfernung wenig Kohlenstoff zurücklassen.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausbrennen eine Wärmebehandlung unter Wasserstoff bei einem Druck von 1 bis 300 bar und einer Temperatur von 400 bis 1000 °C vorgenommen wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Sinterung eine Wärmebehandlung zwecks Einstellung der Korngröße des Materials des Formteils erfolgt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Teile der Vorrichtung, die durch Reibung mit der spritzfähigen Granulat-Masse Verschleiß erfahren, aus dem Material der zu verarbeitenden Legierung gebildet oder beschichtet sind.
EP82104097A 1981-05-22 1982-05-12 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen Withdrawn EP0065702A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3120501 1981-05-22
DE3120501A DE3120501C2 (de) 1981-05-22 1981-05-22 "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen"

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0065702A2 true EP0065702A2 (de) 1982-12-01
EP0065702A3 EP0065702A3 (de) 1983-02-02

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ID=6133031

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP82104097A Withdrawn EP0065702A3 (de) 1981-05-22 1982-05-12 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4478790A (de)
EP (1) EP0065702A3 (de)
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